Poliploidia en plantas

• Introducción:

En genética se usa este termino para referirse a aquellos seres vivos que presentan una dotación cromosomica mayor a la diploide, es decir, aquellos seres vivos que presentan mas de dos copias genéticas. Este fenómeno es muy común en el reino vegetal, aunque también hay casos en el reino animal, pero es mas raro. En muchos de estos casos este fenómeno tiene consecuencias en la descendencia como veremos a continuación. 

• Efectos de poliploidia:

Supongamos que tenemos una planta tetraploide, o lo que es lo mismo una planta cuya dotación cromosomica es de 4n, cuatro pares de cromosomas. Para que esta planta produzca descendencia fertil debe aparearse con una planta que tenga la misma dotación cromosimica, ya que sus gametos seria 2n. En el caso de aparearse con una planta diploide cuyo gametos son n tendríamos una fecundación de la cual produce descendencia estéril. Es decir, los descendientes de la planta diploide con tetraploide serian esteriles debido a que no hay apareamiento entre sus genes, 2n+n. 

El efecto que esto tiene en muchos seres es la disminución de la fecundación y por lo tanto una menor descendencia. sin embargo esto tiene beneficios en el hombre, ya que mediante el estudio se ha demostrado que estas plantas que no pueden tener descendencia dan como resultado frutos sin semillas, lo que las hace mas beneficiosas. 

Plasmidos en clonacion

• Introducción

Con el avance de la genetica se esta invirtiendo mucho en la investigación de la clonacion de genes que sean beneficiosos en los organismos y que den una mayor productividad o mejores reguladores. Para esta clonación se utilizan como vectores plasmidos, que son secuencias de ADN las cuales tienen en su interior toda la información necesaria para la produccion del gen deseado. 

• Plasmido, vector de clonación

El plasmido es una secuencia de ADN de pequeño tamaño, con un origen de replicacion independiente de la maquinaria celular, que ademas produce muchas mas copias que cualquier otro regulador y que ademas es muy util por la posibilidad de incorporar un marcador. Estos plasmidos tienen la utilidad de poseer un gen que codifique una proteina, ya sea reguladora o no que actue sobre el mecanismo celular con el fin de alcanzar un mayor rendimiento en la célula. Con este sistema podemos diseñar proteinas que queden marcadas y poder aislarlas para nuestro beneficio. Este metodo es muy usado en celulas bacterianas. 

Implantacion del ovulo

• Introducción

Hasta hace unos años el único método efectivo en el que el hombre produjera animales de mejor calidad y de mayor rendimiento era mediante el cruce. Como ya hemos hablado en otras ocasiones el cruzamiento de razas en algunas especies hacen que la primera generación filial F1 presenten mejores características que las razas puras y esto es un gran avance. Pero ahí no se ha parado la cosa, sino que con el avance de la genética el hombre quiere dar un paso mas y con este ha llegado bien alto.

• Implantación del ovulo

Esta técnica consiste es que una hembra receptora recibe uno o varios óvulos fecundados los cuales darán lugar a nuevos individuos con las características que presenten sus progenitores. Las ventajas que esto presenta, es que hay razas en las que tienen un gran desarrollo en sus cualidades, pero ya sean sus partos o su ciclo reproductivo es menos del que se quiere. Para ello se extraen óvulos a estas razas y se fecundan con esperma, ya sea de la misma raza o del cruce que queremos. Ahora buscamos el receptor idóneo, esa raza que por su características de buen parto o gran desarrollo en la alimentación infantil sea la idónea. Implantamos el ovulo en el utero y esperamos la gestación, este ovulo tendrá la genética que hemos elegido, pero sera criado de forma que el ambiente le proporcione mayor desarrollo. 

Por esto mismo podemos pasear por algunas ganaderías y ver a vacas con terneros que son de razas distintas. Hay claros ejemplos con la raza charolesa, la cual tiene dificultad en los partos y por ello se implantan sus óvulos en aquellas en  las que los partos son mas faciles y tienen mayor productividad de leche. 

Reducción de la varibilidad genetica

• Introducción:

Como ya hemos mencionado en algunos artículos de este blog en el mantenimientos de las explotaciones de animales domesticados siempre se ha intentado fijar el carácter el cual destaca a los animales del resto y lo hace ventajoso para el aprovechamiento. Por ejemplo un aumento de peso en menor tiempo, mayor producción de leche o incluso mayor longevidad y capacidad reproductiva. Para ello siempre se seleccionan aquellos animales con ese carácter cruzandolos de manera que este carácter no se pierda y se mantenga en las generaciones.

• Reducción de la variabilidad genética:

Supongamos que un carácter esta definido por dos alelos, uno hace que el animal produzca mayor cantidad de leche y el otro una menor cantidad de leche. La selección artificial va a ir a favor del mantenimiento del carácter de mayor producción ya que es ventajoso frente al otro. Para que este carácter se mantenga en la descendencia debemos conseguir que la mayoría de nuestra población tenga este gen como dominante o sean homocigoticos para ello. 

Para ello cruzaremos aquellos animales con el carácter que queremos obtener, en este caso mayor cantidad de leche. Este es el carácter a fijar y por lo tanto es el gen que queramos que sea homocigotico, de manera que las generaciones siguientes consigan que este fenotipo sea el que predomine o sea único. 

Seguiremos cruzando de manera que veamos que los descendientes son mayoritario en este carácter y eliminaremos aquellos en los que se presente el alelo contrario, para asi mantener como parentales aquellos en los que el gen se expresa como nosotros queremos. Con este fin hemos conseguido reducir la variabilidad genética de este carácter. 

Tratamientos con células madre

• Introducción:

La mayoría de las enfermedades provienen del mal funcionamiento de las células o de la destrucción de tejidos, por lo que la solución puede estar en las células madre, ya que éstas pueden ser estimuladas y así desarrollarse como células especializadas y ofrecer la posibilidad de reemplazar células y tejidos dañados.

• Aplicaciones 

• Prueba de medicamentos: las células madre pueden servir para probar nuevos medicamentos en todo tipo de tejidos antes de hacer las pruebas reales en animales o en humanos.
• Córnea: las insuficiencias corneales, que producen defectos visuales, úlceras y dolor en el paciente, mejoran con la implantación de células madre en el limbo corneal. La técnica se lleva empleando 5 años.
• Piel: los pacientes que sufren grandes quemaduras se tratan con láminas epidérmicas obtenidas a partir de pequeñas biopsias de piel cultivadas en laboratorio.
• Células sanguíneas (leucemia): obtención de células ,que generan nuevas células sanguíneas, a partir de la médula ósea. Es el tratamiento con células madre más antiguo y extendido, lleva 50 años salvando miles de pacientes.
• Cartílago: las lesiones cartilaginosas pueden repararse utilizando células cultivadas a partir de biopsias de cartílago o células madre mesenquimales. Es un tratamiento muy usado en deportistas.
• Hueso: también con células madre mesenquimales se ha tratado con éxito a niños con enfermedades genéticas y defectos en la formación de hueso.

Transferencia génica horizontal

• Introducción:

Si pretendemos hablar de evolución en los organismos no podemos olvidar los estudios genomicos. Esta rama de la biología genética no solo se encarga de determinar el numero de genes y la función que realizan, sino que nos ayuda a entender como los organismos se adaptan al medio  y establecer las relaciones entre diferentes entre diferentes organismos.

• Transferencia horizontal de genes:

La transferencia horizontal de genes (lateral) se produce cuando un organismo toma un gen de otro a veces muy distante evolutivamente. Este proceso es muy estudiado en procariotas, es decir en bacterias, sin embargo también ha sido reconocido en plantas y animales. En este caso se produce a través de un vector, ya sea un virus o una bacteria la cual introduzca en la célula genes externos. Una ve que este material es introducido en el genoma de la célula y que pasa de ser transferencia horizontal a transferencia vertical, es decir de padres a hijos pueden hacer que el organismo tenga ventaja selectiva sobre otros organismos de la misma especie y por lo cual prevalecer este gen. 

Una incorporación de un gen dentro de otro gen puede dar el caso de que haya una mayor expresión del gen incorporado o la detención del gen que existía previamente por lo que puede llevar a una ventaja o desventaja en este caso. Estas modificaciones pueden pasar a transferencia vertical, mas sencillo en procariotas o unicelulares que en pluricelulares, en los que la modificación es mas difícil. 

Repetibilidad

• Introducción:

La repetibilidad se refiere a que un animal presente una determinada productividad en ciclos alternos pero durante toda su vida. Es decir, en el caso de las ovejas tenemos el ejemplo de la lana, este carácter se mide tras la esquila en el cual queremos que ademas de que este animal produzca la mayor cantidad que esto se produzca cada año. Por este motivo el hombre quiere que este fenómeno se produzca todos los ciclos.

• Como conseguirlos:

La repetibilidad esta en la genética, si conseguimos que nuestros animales tenga la misma producción en toda su vida haremos que sus descendientes también lo tengan. Ya que es un carácter genética debemos jugar un poco con la selección por lo que debemos aparear siempre aquellos animales en los cuales se da la repetibilidad ciclo tras ciclo y que ademas la producción sea máxima.

Con esto conseguiremos que en nuestras ganaderías se obtenga los mayores beneficios y que nuestros animales presenten siempre de forma genética los mejores caracteres. Ademas de la genética, también influye el ambiente, aunque en la actualidad es uno de los factores que el hombre puede regular de manera artificial. 

El cromosoma Y

• Introducción:

Cuando hablamos de cromosomas sexuales siempre nos referimos a dos en particular, el cromosoma X y el cromosoma Y. No todos presentan ambos, ya que el cromosoma Y es exclusivo de los machos. Este cromosoma no solo es de humanos, ya que en animales también aparecen. En el caso de las hembras, no aparece cromosoma Y, sino que en este caso aparecen dos cromosomas X.

• Genes del cromosoma Y:

El cromosoma Y es idéntico en funcionalidad al cromosoma X, sin embargo solo una parte de el es idéntico en morfología. Los genes contenidos en la porción homologa se localiza en ambos cromosomas, por lo que el tipo de herencia que siguen los caracteres regulados por lo genes residen en la porción homologa de los cromosomas sexuales, que presenta los mismos mecanismos de transmisión que los genes autosomicos. Si el alelo dominante esta situado en el cromosoma Y serán descendientes masculinos los que lo presenten. 

Los genes residentes en la proporción no homologa del cromosoma Y carecen de alelo correspondiente en el X. Se habla en este caso de herencia holandrica en el que los caracteres se transmiten y expresan solo a través de los machos. También aparece en el cromosoma Y el gen que codifica la síntesis de proteína que induce al desarrollo de los testículos a partir de las gónada indiferenciadas propias del estado embrionario. 

Herencia Extracromosomica.

• Introducción:

En la mayoría de los casos asociamos todo que es heredable a los genes que hemos recibido de nuestros padres.Sin embargo se ha demostrado que no es totalmente cierto que todo lo heredable dependa de los genes que se reciben. Ademas de los genes que se reciben tenemos una influencia citoplasmatica de la célula, es decir que el citoplasma de la célula es en parte responsable de algunos caracteres.

• Herencia extracromosomica:

Como hemos mencionado anteriormente se suele cometer el error de asociar herencia con genes contenidos en los cromosomas del núcleo celular. Sin embargo, determinados orgánulos del citoplasma contienen ADN, independientemente del nuclear, con una información genética propia y que esta en el origen de la manifestación de determinados caracteres. Existen ademas factores citoplasmaticos heredables que puede afectar a la expresión de un genotipo determinado.

Si nos fijamos en el desarrollo del cigoto, tras la unión del ovulo y espermatozoide podemos ver que el ovulo aporta mas material citoplasmatico que el espermatozoide, con lo que el aporte extracromosomico es mayor en el caso del ovulo. Se conocen casos en los que el citoplasma actúa como factor ambiental, interviniendo en el genotipo, sin embargo este efecto no suele pasar mas halla de una generación o simplemente afectar al estado de larva. 

Variabilidad Genetica

• Introducción:

Para que la evolución tenga sentido a través de la selección natural es necesario que en las poblaciones existan caracteres que diferencien  a unos individuos de otros. El grado de variabilidad es mayor en las poblaciones de lo que se debía de esperar. Las mutaciones producidas sobre estos organismos, la recombinación genética que se produce durante la meiosis, la migración y la deriva genética que se produce al azahar son complementarios y provocan la variabilidad genética. 

• Variabilidad genética:

Según las teorías darwinianas se considera un proceso transitorios por lo que se crea en las poblaciones una mayoría de individuos adaptados a las condiciones del medio. A partir de aquí las modificaciones en el medio harían que se seleccionara aquellos individuos capaces de adaptarse a las modificaciones en el ambiente.

Si nos basamos en la selección artificial vemos como se seleccionan los parentales buscando el carácter que deseamos en el y sus antecesores. Para cuantificar la variabilidad genética de una población solo debemos de fijarnos en las proteínas que se producen, si son diferentes entre los individuos esto quiere decir que también lo son los genes que la codifican. 

Poliploidia

• Introducción:

Como muchos sabemos el numero de cromosomas de cada célula es una de las características importantes delos organismos pertenecientes a una misma especie. Todos los individuos de una misma especie tienen el mismo numero de cromosomas, por ejemplo en el hombre existen 23 pares de cromosomas. Esto se cumple en todas las células a excepción de las sexuales, cuya dotación cromosomica cuenta exclusivamente con un solo juego de cromosomas, es decir el ser humano consta de 23 cromosomas en sus células sexuales; óvulos y espermatozoides. Este numero puede verse afectado cuando existe mutaciones o aberraciones cromosomicas, como es el caso e la poliploidia que es una mutación cromosomica como veremos a continuación. 

• Poliploidia:

La poliploidia es una alteración cromosomica que afecta al numero de cromosomas. En este caso de alteración cromosomica  se ven afectados la dotación cromosomica completa. En el caso e organismos diploides que presentaran esta mutación, pasarían a ser triploides o tetraploides.

En los animales esta mutación es muy rara, entre otras razones porque altera el equilibrio entre autrosomas y heterocromosomas, indispensable para la determinación del sexo. Por el contrario es muy común en el caso de vegetales, dándose el caso de que alrededor del 47% de todas las plantas con flor presentan poliploides.

El origen puede deberse a errores ocurridos durante la meiosis en el que no se produzca la reducción del numero de cromosoma, por lo que al unirse dos gametos estos tendrían una dotación cromosomica superior a la de sus progenitores. También existe el caso de duplicación el material genética en células somáticas en las que no se produzca división.

También se ha utilizado este sistema en beneficio en los cultivos. Debido a la poliploidia practicada de forma experimental se obtienen plantas capaces de reproducirse sin necesidad de la unión de los dos gametos dando asi frutos que carecen de semillas. 

Algoritmo genetico

• Introducción

Son métodos científicos de forma adaptativa que se usan para búsqueda y optimización en los organismos. Se basa en la selección natural propuesta por Darwin y la ley que dice que en solo sobreviven aquellos que están mas adaptados. Se compone de una herramienta matemática que se centra en la elección de aquellos organismos que deben procrear para obtener los genotipos o fenotipos que nosotros vamos buscando.

• Algoritmo genético:

Esta herramienta matemática selecciona de forma razonada aquellos organismos que con su descendencia harán que nuestra población evolucione en el sentido que nosotros íbamos buscando. es una herramienta que imita a la selección natural y artificial, diciendo cuales son los animales que se reproducen y hacia que lado va a evolucionar la población con el tiempo. Con este tipo de proyecto podemos proponer un sistema basado en matemáticas pura sin necesidad de esperar el tiempo que nos llevaría de manera natural. 

La mutacion

• Introducción

Si pretendemos hablar de nuevas especies o lo que es lo mismo de evolución en las especies no podemos olvidar algo tan importante como es la mutación. La mutación es en muchos casos uno de los principales causantes de la evolución de las especies e incluso de la creación de nuevas especies, tan solo porque en un determinado punto del genoma se produce un cambio. La mutación puede dar a un organismo una ventaja sobre otros haciéndolo mas preparado genéricamente frente a las adversidades, o puede ser el causante por el que se produzca una nueva especie.

• Mutación

La mutación en el campo de la genética se define como un cambio en la secuencia de nucleotidos de las secuencias del genoma que dan como resultado un cambio en la expresión de una proteína. Las mutaciones pueden ser de varios tipos según su influencia, las podemos encontrar como mutación silenciosas o mutación en sustitución de base. En el caso de mutaciones silenciosas no se aprecia el cambio, ya que afectan de manera que existiendo un cambio de nucleotido sigue codificando el mismo nucleotido y por lo tanto no hay alteración.

Sin embargo las mutaciones por sustitución de bases si producen cambios en la proteina, ya que existe cambios que hacen que en la pauta de lectura estas bases codifiquen para un aminoácido diferente y por lo tanto haya modificación en la proteína. Estas son las mutaciones que dan lugar a ventajas o desventajas dentro de un organismo.

Especiación

• Introducción

Si hablamos del origen de las especies no podemos olvidar uno de los grandes sistemas por el cual existe esta gran diversidad en este planeta y es la especiación. La especiacion es un proceso evolutivo por el cual se forma una nueva especie a partir de una ya existente. Es un mecanismo evolutivo por el que los organismos evolucionan según sus necesidades dando origen a especies que difieren en adaptaciones al medio. 

• Especiación

Este proceso ocurre cuando dos poblaciones que parten de un antepasado común difieren genéricamente dando origen así a una nueva especie. Esto puede ser debido a un aislamiento geográfico en el cual estaríamos ante una especiación alópatrica o que el aislamiento se produzca por diferencias en sus nichos o comportamientos dando asi la denominada especiación simpatrica. 

El modelo mas fácil de entender es cuando existe una barrera geografica que da origen a especiación. Cuando dos poblaciones son separadas por barreras geográficas el flujo genético se corta entre ambas, dando como resultados dos poblaciones en las que los genes comienzan a ser diferentes. Con el paso del tiempo vemos que las dos poblaciones van cambiando según su adaptación al medio, quedando en cada población los mas adaptados y por consiguiente prevalecer los genes de este.

En el caso de la especiación simpatrica existe barreras de comportamiento, reproductivas o separadas en nichos ecológicos distintos. El ejemplo mas claro lo demostró Darwin en sus experimentos con pinzones en los cuales dato diferentes especies en el mismo espacio, pero que diferían en su alimentación. Esto sirvió para demostrar como una especie se adapta a una alimentación haciendo que difiera posteriormente en su genética y dando origen a nueva especie. 

Mendel

• Introducción

Mendel fue considerado como el padre de la herencia genética. Con sus experimentos consiguió descubrir que había algo que se transmitía de parentales a las generaciones posteriores. Sus experimentos los realizo con guisantes debido a que en esa época eran baratos y servirían de alimento en el convento en el que residía. 

• Leyes de Mendel

Mendel enuncio tres ley es obtenidas a partir de sus experimentos y que posteriormente han sido comprobadas y usadas para teorías genéticas actuales.

1. Primera ley de Mendel, también conocido como principio de la uniformidad. Esta ley dice que las plantas híbridas obtenidas a partir de dos razas puras en la generación filial uno F1 tienen todas el mismo fenotipo, siendo idénticas entre si, pareciéndose a uno de los parentales. Es decir si cruzamos dos razas puras en las que difieren en un carácter fenotipo obtendremos una primera generación en la cual todas son iguales fenotipicamente a uno de sus progenitores.
2. Segunda ley de Mendel, también conocida como principio de segregación. Si las plantas obtenidas en la primera generación y que son obtenidas del cruce de dos razas puras que difieren en un fenotipo se les produce un autocruzamiento obtendremos como resultado dos plantas diferentes en una proporción de un 75% similares a un parental y un 25% al otro parental, definiendo así la dominancia y recesividad de los caracteres. 
3. Tercera ley o combinación independiente, esta ley quiere decir que en el caso de dos alelos diferentes estos se segregan en gametos diferentes dando como resultado tantos gametos como caracteres exista, por lo que si tenemos un dihibrido esto quiere decir que producirá cuatro gametos, ya que tiene dos alelos distintos con dos caracteres distintos cada uno. 

Seleccion genetica

• Introducción

Cuando hablamos de selección genética nos referimos a la herramienta utilizada, ya sea en laboratorio como en producción vegetal o animal por el cual elegimos unos organismos según unos criterios basándonos en su genética y haciendo que estos organismos sean los reproductores. La selección de estos se realizara dependiendo del organismo, pero en la gran mayoría de los casos es por adaptación al medio y producción.

• Selección genética

En la selección genética vamos a elegir aquellos organismos que presenten una propiedad destacarle sobre el resto y que este codificada en su genética, es decir, que esa propiedad no solo dependa del ambiente, sino que sus descendientes también la tengan. En el caso de laboratorio es muy sencillo, elegimos mediante ambiente hostil, es decir cambiamos las condiciones para que solo queden aquellos que puedan adaptarse a este medio mediante la característica que pretendemos seleccionar. 

En el caso externo al laboratorio procederemos de manera similar, si lo que pretendemos es elegir aquellos que tienen mayor producción, lo haremos por su fenotipo en un principio y tras usarlos como parentales veremos si este carácter se pasa a la descendencia o no, viendo así que el genotipo permanece o no. 

Como ya hemos visto en entradas anteriores, un organismo depende de su genética y de su ambiente, ya que el ambiente podemos controlarlo, lo que debemos hacer es elegir los mejores genomas para que estén en este ambiente, haciendo mas rentable este ambiente en menor tiempo.